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1、电除尘设备节能增效技术采用高低压不合二为一控制方式供电1、电除尘节能增效技术原理 （1）闭环控制:决定电除尘的除尘效率的高低因素很多，主要影响因素是粉尘本身的特性和除尘器本体的结构特性。在特定的粉尘及除尘器情况下，电气控制特性是影响除尘效率的重要因素。针对不同的工况，采用不同供电方式及供电功率，可以最大限度的提高除尘效率和节约能耗。kV200400600800100012001400mA2010304050607080图1一般情况下，电场供电单元能保证该单元最佳的供电方式及输出功率，但对整体除尘器是否是最佳供电不能保证。不同的除尘器运行工况，可以在电场的运行参数上反应出来。采用以烟气输出口浊度
2、的大小来实现闭环控制，可以很好地解决整个除尘器的最佳供电问题。电除尘器闭环控制根据不同工况，采取不同的控制方式。电场运行工况从电场供电参数上看，可以分为三大类情况。kV200400600800100012001400mA2010304050607080图2低效率电流最佳结合第一种是在整个供电过程中，二次电流的增加随二次电压的增大而增大，一直达到额定值或达到电场闪络点为止，此种情况，除尘效率一般是随电场输入功率增大而增高。结合浊度信号，可以通过降容的方式来达到整体除尘效率与供电能耗的最佳平衡（图1）。第二种情况是电场二次电流随二次电压增大而缓慢增大，但达到某一值时，二次电流迅猛增大，此时二次电压
3、增加很小。此种情况下，末端增加的电流，对除尘效率的贡献很少，能耗与除尘效率不成比例。结合浊度的变化，闭环控制可以找到一个效率与能耗的最佳结合点，使电场运行在较低能耗而以能满足除尘效率的要求（图2）。kV200400600800100012001400mA2010304050607080图3拐点无效电流第三种情况是二次电流随二次电压增加而增加，当达到一定的电压后，二次电流继续增加，而二次电压反而下降，此种情况一般也称为反电晕，如果电场运行在反电晕的情况下，除尘效率往往较低，较大的电场输入功率反而可能降低了除尘效率。此时，闭环控制会在拐点附近寻找最佳运行点，采用临界反电晕控制方式或拐点电流设定以提
4、高运行效率并节能（图3）。从以上三种情况看，后两种运行工况，采用闭环控制的节能效果最为明显。在整个闭环自动调整过程中，根据电场的次序不同，调整的方式和运行参数调整幅度也不相同。因为末电场对前级电场由于振打而引起的二次扬尘有最后捕捉作用，因此末电场的运行电压不应太低，在调整过程中，末电场调整有别于其它电场。电场参数的自动调整一般按从后至前的顺序进行，调整参数或方式也是按逐步逼近的方法，根据浊度的变化情况，逐步调整运行参数及运行方式，而不进行大幅度一次性调整。在调整过程中，系统会根据振打运行的情况，排除振打引起二次扬尘而引起浊度变化的影响，也结合电场本身的特性，以达到单元电场与整体运行参数的最佳综
5、合参数。粉尘在通过电场时，由于分级除尘的结果，前后电场的粉尘特性不同，除尘器前后电场的物理特性也往往不同，不同的电场物理结构适合不同的粉尘，如果停用某一电场，某类粉尘往往会难于收集，因此在闭环控制中，一般不进行停电场的控制，而采用全电场调整。（2）降压振打：电除尘的除尘效率与极板间的积灰情况有着密切关系。清灰效果的好坏，直接影响除尘效率。而电除尘振打清灰的时机也会影响二次扬尘的多少。这就要求电除尘控制系统需对振打系统作出优化设计。当电场处于运行状态，电场阴阳极间有高压存在，极板上的粉尘带有电荷，在电场力的作用下，具有很强的附着力，当电场进行振打清灰时，不容易把粉尘完全振落清除，而减少电场力的作
6、用，清灰效果会提高。减少电场力的方法是降低电场阴阳极间的电压，但降低电场电压在一定程度上会影响粉尘的捕捉，因此降压振打不应过于频繁。在我们系统中，降压振打可以分时段进行，且在降压振打时段内，可设定降压振打的周期，同时降压值可以进行设定。比如，可设定每天的16点至23点为降压振打时段，在此时段内，降压振打的周期是90分钟，降压值设定为30KV，则电场会在此时段内，每1个半小时进行一次降压振打，电场降压幅度是降至30KV。不同的电场，可以根据积灰的情况，设置不同降压振打周期，如前几个电场粉尘多而周期短，后几个电场因粉尘少而周期长；同时，在同一烟气通道上，同时降压振打的电场单元是唯一的。这样，保证了
7、电除尘系统的降压振打实效性，也最大可能的减少了降压振打时对除尘效率的影响。采用高低压合二为一控制方式供电1、电除尘节能增效技术原理电除尘器运行过程中，往往采用较高的运行电压，即提高放电极与收尘极之间的场强，使得烟气中的粉尘快速荷电，以达到提高除尘效率的目的。然而，电除尘器是一个等效电容体，硅整流变压器是一个电感元件，当运行电压提高到一定幅度时，运行电流将非线性地迅速增加，电流的大幅度增加，抑制了运行电压的提高。此时，不仅极易出现反电晕现象，影响除尘效率，而且大量自由电子来不及使粉尘荷电，而直接到达收尘极以光能与热能的形式被消耗掉。为此，节能型电除尘器电源及控制系统，其独有的脉冲节能供电功能，由
8、计算机系统根据工况的变化，对送入电除尘器本体内的运行电压，自动进行高、低能量脉冲的幅度比与高、低能量脉冲的个数比（宽度）闭环调整（其他公司的节能方式仅有高能量脉冲，而没有低能量脉冲，故无法维持除尘效率）。既为电除尘器本体提供较高的场强，又为电除尘器本体补充运行过程中消耗掉的能量，充分利用电感与电容的储能特性，最大限度地提高运行电压、降低运行电流。在维持或略有提升除尘效率的前提下，既避免了反电晕现象的出现，又可将以热能与光能的形式消耗掉的电能节省下来，从而实现节能。2、电除尘器智能监控器的主要特点（1）高、低压控制合二为一传统的电除尘器电源及控制装置，一直沿用的是高压供电与低压设备控制分开的设计
9、理念，所谓高低压控制分开，是指将电除尘器单个除尘单元的高压直流供电和低压设备控制分开，分别采用各自独立的系统进行控制。我们在产品开发过程中发现，这种设计理念，人为的割裂高低压设备之间的联系，制约了电除尘产品的性能提升。因此，我们在国内率先提出了“高低压控制合二为一”的理念，所谓“高低压控制合二为一”就是以单个电场为单位进行控制装置设计，将各个电场的电除尘器高压供电和低压控制有机相结合起来。采用这种设计理念，可以实现高低压连锁控制，实现降压振打，同时，为日后根据粉尘层厚度进行的自主振打奠定了基础。（2）装置采用多CPU设计目前，国内决大多数电除尘电源产品，在早期开发过程中，受经济条件和计算机、电
10、子技术发展水平的制约，在产品的设计中采用满足应有功能的前提下，尽量减小各种资源的设计余量，以达到降低成本目的的设计理念，我们称之为“紧凑型”设计。集中表现在目前的绝大多数电源产品采用单CPU设计。我们在产品开发过程中发现，单CPU设计有着明显的先天不足。首先，单个CPU处理能力有限，而工作任务却很繁重，既要对电场运行的状况进行检测，又要对键盘，数据显示及通讯等进行控制，一旦出现冲突，将有可能造成火花的误捕和漏捕，使电除尘电源的控制特性变坏，影响除尘效率。其次，目前的电除尘电源产品是以微机为主的智能型产品，软件是影响产品性能的重要指标，由于单CPU设计资源有限，许多先进的软件功能不能实现，使产品
11、性能的提升受限，同时也为产品软件的升级带来局限。因此，我们在产品设计中，在国内率先采用了多CPU设计，既采用单独一块CPU对高压供电进行控制，采用单独一块CPU进行键盘和数据显示管理，采用单独一块CPU进行低压控制和上位机通信，通过构建高起点、大资源的硬件平台，有效的克服了单CPU设计的局限性，使产品的性能有了明显提高。（3）导通角上限设定功能目前现有的电除尘器电源调整器产品,其可控硅导通角只是作为显示参量,供运行人员参考,我们根据开发过程中积累的经验,增加了导通角设定功能。目的在于提高电除尘电源设备的带病运行能力。阴极断线故障是电除尘器本体比较常见的故障,以往情况下,一旦出现这种故障,电除尘
12、器的个别电场将处于停运状态,直到更换断裂的阴极线后才能重新投运。而通过导通角设定功能,可以使可控硅的输出电压低于阻抗电压,瞬间短路时既不跳闸保护也不会损坏电源设备,等瞬间短路解除后设备又会继续工作.使电除尘设备在带病的情况下能继续工作，使设备的投运率和除尘效率都会有比较大的提高。（4）简易脉冲供电方式粉尘的比电阻是粉尘的重要物理特性，对电除尘的除尘性能起着举足轻重的影响。经理论研究发现，燃煤中的硫、氮等元素的含量增多以及烟气中水蒸汽含量的提高，将会使粉尘的比电阻下降，有利于电除尘器的正常工作。目前，由于国家逐步加强了对电力行业二氧化硫排放量超标的经济处罚力度，许多电厂在尚无能力新上脱硫装置的情
13、况下，纷纷采用燃烧低硫煤等方法来减少二氧化硫的排放量，提高经济效益。然而，这样做却带来了新的问题，由于燃煤中硫元素含量的降低，导致粉尘比电阻升高，当高于电除尘器的设计值时，将出现一种耗电量增加，除尘效率下降的特殊工作状态我们将其称之为“临界反电晕”状态。电除尘运行于这种状态时，由于能耗极大，导致设备发热，同时除尘效率也明显降低，不能达到环保要求。在经过深入理论分析的基础上，我们研制开发出了一种崭新的 “简易脉冲供电” 供电机理，经过现场试验证明，这种供电机理能较有效地克服电除尘器出现的“临界反电晕”工作状态，使得电除尘器在处理高比电阻粉尘时，始终处于良好的工作状态。三.电除尘节能设备的应用与效
14、益分析1、徐州发电厂除尘器改造后性能实验报告（高低压不合二为一控制方式案例）（1）设备概况徐州发电厂#6锅炉系东方锅炉厂生产的DG670/140_8型超高压、中间再热、自然循环、固态排煤粉炉。该锅炉配用两台兰州电力修造厂生产的XF-151.2-4型高压静电除尘器。锅炉在大修时对除尘器进行了改造，除尘器厂提供了电除尘器的E运行方式（我厂原为D运行方式）。为了解除尘器改造后D、E两种运行方式的除尘效果，提供除尘器的有关技术数据，试验中心于2003年8月28日9月1日对#6锅炉两台电除尘器进行效率试验。锅炉及除尘器设计参数:额定蒸发量:670t/h过热蒸汽压力:13.7MPa过热蒸汽温度:540再热
15、蒸汽流量:579t/h给水温度:245送风温度:318排烟温度:136锅炉燃烧方式:四角切向燃烧锅炉效率:91%除尘器形式:XF-151.2-4型除尘器设计效率:99%（2）实验目的 测试除尘器D、E两种运行方式的除尘效率、阻力及漏风率，确定电除尘器最佳运行方式。测试除尘器D、E两种运行方式的烟尘排放浓度及烟尘排放量，检查烟尘排放浓度是否满足GB13223-91燃煤电厂大气污染物排放标准的要求。了解除尘器的运行状况，检验除尘器改造后的效果。（3）试验项目除尘器进、出口烟尘浓度及烟尘量的测试。除尘器进、出口烟气流速及流量的测试。除尘器效率的测试。除尘器阻力的测试。 除尘器漏风率的测试。（4）试验
16、方法除尘器进、出口烟尘浓度及烟尘量的测试：采用上海宏伟仪表厂生产的SYC-III型烟尘、烟气测试仪在除尘器进、出口烟道同事等速取样，根据采取的烟尘量、累积采样体积及通过流量计的眼气参数等计算除尘器进、出口烟尘浓度及烟尘量。除尘器出口浓度即为烟尘排放浓度。除尘器进、出口烟气流速及流量的测试：采用标准毕托管、倾斜微压计、胶皮管测量除尘器进、出口的烟气动压、静压，综合测量的烟气温度及烟道截面积等计算除尘器进、出口的烟气流速及流量。 除尘器效率的测试：根据除尘器进、出口烟气中的烟尘量，计算除尘器的效率。除尘器阻力的测试：采用毕托管、倾斜微压计、U型压力计、胶皮管测量除尘器进、出口的烟气静压和动压，计算
17、除尘器阻力。 除尘器漏风率的测试：采用TESTO325-2型烟气分析仪同时测量除尘器进、出口的烟气含氧量，计算除尘器进、出口烟气的过剩空气系数及除尘器的漏风率。（5）测点布置 除尘器进口四个烟道，每个烟道上开5个测孔，每个测孔布5个测点，共计100个测点。 除尘器出口四个烟道，每个烟道上开6个测孔，每个测孔布4个测点，共计96个测点。 每个测点采样时间为1分钟。（6）试验条件 试验期间锅炉应维持在满负荷运行（电负荷200MW），并保持稳定。 甲、乙两侧引、送风机的转速和电动机的电流应基本一致。试验期间，锅炉未进行排污、打焦、吹灰等操作。保持电除尘器的一、二次电压及电流稳定，电除尘器出于良好的工
18、作状态。（7）测试工作的质量保证为保证测试工作的准确性和可靠性，本次测试工作根据火电厂大气污染物排放标准、固定污染源烟气测试方法及烟尘烟气测试实用技术等有关技术文件的要求进行，特别在测点布置、滤筒称重、数据处理等方面做了严格要求。在相同运行工况下连续测试两次，当两次的误差大于2%时应进行重新测试，以保证测试数据具有代表性。 本次测试还根据锅炉负荷、主蒸汽参数、再热蒸汽参数、给水温度及燃煤工业分析等计算出除尘器入口的烟尘量，与测试烟尘量相比两者相差不大，说明测试结果是可信的（见表一）。项目符号单位2003年8月28日2003年9月1日计算烟尘量Gjskg/h1927117856测试烟尘量GcsK
19、g/h2075018537表一 计算烟尘量与测试烟尘量的对比表（8）试验结论及建议 E、D两种运行方式下#6锅炉电除尘实验结果见表二。项目 除尘器号#61#63#6炉 E运行方式除尘效率（%）99.54199.50599.523烟尘排放浓度（mg/Nm3）106.895.9101.4折算后烟尘排放浓度（mg/Nm3）91.784.187.9烟尘排放量（kg/h）45.244.289.4处理的烟气量（m3/h）7287007923001521000处理的标准干烟气量（m3/h）415700448000863700除尘器的阻力（Pa）346351349 D运行方式除尘效率（%）99.42299.0
20、3599.228烟尘排放浓度（mg/Nm3）136.0204.8170.7折算后烟尘排放浓度（mg/Nm3）117.2179.4148.3烟尘排放量（kg/h）63.192.8155.9处理的烟气量（m3/h）7939007817001575600处理的标准干烟气量（m3/h）454200441900896100除尘器的阻力（Pa）380293337表二 #6锅炉电除尘器试验结果 由上表可见：#6锅炉两台除尘器除尘效率打到设计值，烟尘排放浓度能满足GB13223-91燃煤电厂大气污染物排放标准的要求。 在E运行方式下电除尘器的除尘效率明显高于D运行方式下的除尘效率，特别是#62电除尘器，E运行
21、方式下电除尘器的除尘效率明显比D运行方式下的除尘效率高0.47%。E运行方式电除尘器的一、二次电流及电压等运行参数比D运行方式低，不仅可节约厂用电，而且除尘器除尘效率高，因此建议：#6锅炉电除尘器应保持在E运行方式下运行，节能约70%左右。2、华电望亭电厂电除尘节能改造工程（高低压合二为一控制方式案例）华电望亭发电厂11#炉为320MW火力发电机组，锅炉出口配上海冶金矿山机械厂设计制造的双室三电场电除尘器两台，电气控制设备为浙江某厂家产品，该机组于1996年7月底投运至今已运行10年。为了节省投资并达到节能降耗的运行目的，该机组于2006年5月利用机组大修期间，在对电除尘器本体设备不做任何改动
22、的前提下，仅对电除尘器电气控制系统进行了全面改造。该机组于2006年7月通过了华东电科院的测试，运行于节能供电方式下。运行数据分析表1为节能改造前和节能改造后的运行数据。工作方式正常方式节能方式总耗电功率（kW）607.8114.5年运行耗电量（万度）481.090.7节能幅度81.2%年节约电量（万度）390年节约费用（万元）156除尘效率99.2599.54粉尘排放浓度（mg/Nm3）134.2595.4表1备注：1.以上数据依据电科院测试报告计算 2节能数据按设备年连续运行330天，上网电价0.4元/度计算通过表1数据分析，电除尘器电气控制系统改造后，11#炉320MW火电机组电除尘器总
23、的收尘耗电功率由607.8kW下降至114.5kW, 只是改造前常规供电方式的18.8%，其平均除尘效率可从99.25提高到99.54，较大修前明显提高，通过电气控制系统的改造，达到了增效节能的功效。以设备年连续运行330天，上网电价0.4元/度计算，改造后年可节约电量390万度，节约运行费用156万元。不到一年时间即可收回全部设备改造投资，经济效益十分显著。3、苏源南京热电有限公司（高低压合二为一控制方式案例）产品型号名称DKZ-2电除尘器电源及控制装置运行单位单位名称苏源南京热电有限公司（盖章）产品数量（台、套）捌台运 行 情 况 及 结 论苏源南京热电有限公司1号炉为135MW火电机组，
24、锅炉出口配双室四电场电除尘器一台，电气设备配套南京电力自动化设备总厂DKZ-2电除尘器电源及控制装置，规格为72kV，1100mA，DCC2000静电除尘器自动监控系统一套。该机组电除尘器于2004年7月运行于脉冲供电方式，在三个月的连续运行中，工作稳定可靠，节能效果十分显著。运行期间，我们进行了一系列检测对比实验。实验结果表明脉冲供电方式较常规供电方式（火花整定），对于电除尘器的运行有如下优势：1. 节能效果明显，火花整定方式下收尘电功率为295.86kW,脉冲供电方式下收尘电功率为57.08kW，节能幅度在80%以上。2. 经济效益显著。以该机组每年连续运行330天，上网电价0.36元/度
25、计算，每年可节约厂用电1891137度，创造经济效益68.1万元。3. 可克服反电晕工况，保证电除尘器除尘效率。通过测试表明，脉冲供电方式能有效减弱和消除反电晕情况，保证电除尘器的运行效率。4. 采用脉冲供电方式后，电气设备的工作电流降低为额定值的10%-20%左右，电气设备自身的发热大大降低，使设备故障率及维护工作量都明显减少。附件：常规供电（火花整定）方式与脉冲供电方式下的运行数据表一和表二是在相同的锅炉工况下，采用常规供电（火花整定）方式和脉冲供电方式时，电除尘器的运行数据。表一 火花整定方式下电除尘器运行参数电场高压供电方 式二次电压(kV)二次电流(mA)输出功率U2 X I2(kW
26、)总功率(kW)出口浊度仪显示A1火花整定5640022.40295.8613%A25025012.50A35170035.70A46065039.00B15761034.7712%B25992054.28B34997047.53B45492049.68表二 脉冲供电方式下电除尘器运行参数电场高压供电方 式二次电压(kV)二次电流(mA)输出功率U2 X I2(kW)总功率(kW)出口浊度仪显示A1脉冲供电501206.0057.0812%A2431606.88A3451808.10A4451205.40B1521507.8010%B25320010.60B3421506.30B4401506.00表三 两种运行方式的经济性对比高 压 运 行 方 式常规供电（火花整定）脉冲供电总收尘电功率（kW）295.8657.08电除尘器收尘耗电量（度/年）2343211452074节 能 幅 度80.71%节约电除尘器收尘耗电量（度/年）1891137节约电除尘器收尘耗电费用68.1万元/年备注：1. 以上运行数据摘自江苏省电力科学研究院除尘效率测试报告。2. 以上结果按设备年连续运行330天，上网电价按0.36元/度计算。
